網(wǎng)絡(luò)空間地理學的理論基礎(chǔ)及技術(shù)路徑

劉朝峰

摘要：網(wǎng)絡(luò)空間被譽為人類的第二生存空間，網(wǎng)絡(luò)空間地理學是傳統(tǒng)地理學與網(wǎng)絡(luò)空間理論相結(jié)合出現(xiàn)的邊緣性新學科。網(wǎng)絡(luò)空間地理學的理論基礎(chǔ)包括對網(wǎng)絡(luò)空間的地理學闡釋，“人—地”關(guān)系及“人—地—網(wǎng)”三者之間關(guān)系的研究，其技術(shù)路徑包括網(wǎng)絡(luò)空間的地理學數(shù)據(jù)采集、融合分析，可視化網(wǎng)絡(luò)地理空間的表達研究，網(wǎng)絡(luò)空間行為認知與態(tài)勢分析等。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)空間;地理學;理論基礎(chǔ);技術(shù)路徑

中圖分類號：P208;TP393.0??? 文獻標識碼：A文章編號：CN61-1487-（2020）03-0150-03

在移動通信、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)日益進步的今天，網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)被譽為人類的第二生存空間。隨著全球網(wǎng)絡(luò)安全和信息化安全工程的推進，確保網(wǎng)絡(luò)空間安全已經(jīng)被國家列為重要發(fā)展戰(zhàn)略。因為網(wǎng)絡(luò)空間和地理空間相結(jié)合已經(jīng)成為實體角色載體，所以新的地理空間由網(wǎng)絡(luò)空間來提供。當前的網(wǎng)絡(luò)空間包括硬件基礎(chǔ)設(shè)施的同時也包括信息流動系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)空間與地理學理論相結(jié)合，同時吸收了更多領(lǐng)域的理論內(nèi)容，出現(xiàn)了積極的發(fā)散性拓展。網(wǎng)絡(luò)空間地理學是建立在傳統(tǒng)地理學內(nèi)容之上，與網(wǎng)絡(luò)空間理論相結(jié)合、轉(zhuǎn)變?nèi)说鼐W(wǎng)關(guān)系的理論，主要是研究現(xiàn)實空間與網(wǎng)絡(luò)空間的映射關(guān)系，繪制網(wǎng)絡(luò)空間的可視化語言表達等等。網(wǎng)絡(luò)空間地理學創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)空間科學的認知以后，又創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)空間安全等地理學科新型知識，為地理學科新的研究視角和內(nèi)容提供了保障和基礎(chǔ)。

一、網(wǎng)絡(luò)空間概述

（一）關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間的特征與內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)空間本質(zhì)上是指用于連接生活和生產(chǎn)所需的各種基礎(chǔ)設(shè)施以及信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)媒介，具體包含軍事和工業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、傳感網(wǎng)、電信網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)。在工業(yè)系統(tǒng)中存有內(nèi)嵌控制網(wǎng)、各種計算機系統(tǒng)以及安裝完網(wǎng)絡(luò)處理裝置后構(gòu)建的人與社會之間數(shù)據(jù)虛擬信息化空間。當前的網(wǎng)絡(luò)空間具體可以劃分成五層：第一層主要包括基礎(chǔ)空間要素支撐的地理層，第二層主要包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和IT設(shè)備的物理網(wǎng)絡(luò)層，第三層包括網(wǎng)絡(luò)流程、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)等的邏輯網(wǎng)絡(luò)層，第四層主要包括網(wǎng)絡(luò)用戶的賬戶和網(wǎng)絡(luò)本身的虛擬角色層，第五層主要是指現(xiàn)實層面中實體個體為主的實體角色層。網(wǎng)絡(luò)空間在本質(zhì)上看是一個充滿了各種數(shù)據(jù)的數(shù)字空間。當前，網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)發(fā)展成與傳統(tǒng)地理空間存在較大區(qū)別的社會公共領(lǐng)域的虛擬空間。網(wǎng)絡(luò)空間的內(nèi)涵必然包含以下相關(guān)內(nèi)容：一是人類的生產(chǎn)生活中必須借助計算機拓展相應(yīng)活動空間域，二是包含巨大的空間信息庫，具有重要的戰(zhàn)略地位，三是要在基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮信息技術(shù)的支撐作用。

（二）關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間涉及的全球治理問題分析

當前的網(wǎng)絡(luò)空間角逐已經(jīng)開啟，目前各國爭奪的焦點在于采用何種方式完成網(wǎng)絡(luò)空間的全球治理。當前國際上針對網(wǎng)絡(luò)空間的治理主要分為公共事務(wù)治理模式和以數(shù)據(jù)信息安全為治理核心的兩大類型。網(wǎng)絡(luò)空間在形成和發(fā)展至今也逐漸推動了治理理論的轉(zhuǎn)變，各個國家根據(jù)自身不同的利益劃分成了不同的利益集團。我國一直高度重視和積極參與網(wǎng)絡(luò)空間的治理等相關(guān)工作，2016年國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦發(fā)布《國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略》，標志著我國的網(wǎng)絡(luò)空間治理已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略。

二、關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間在地理學中的理論基礎(chǔ)闡釋

（一）關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間地理學闡釋

在網(wǎng)絡(luò)空間地理學的內(nèi)涵闡釋中，可以將“空間”看成一種物質(zhì)存在形式，也可以理解成是網(wǎng)絡(luò)物質(zhì)的伸張性和廣延性的外在體現(xiàn)。人類本身的發(fā)展過程也是不斷地對生存空間展開認知的過程，因此，人類的發(fā)展和生存始終以地理空間為基礎(chǔ)。地理學研究自然環(huán)境和人之間的關(guān)系，在這一學科的研究中宏觀上包括存在區(qū)域特征、實踐演變以及空間分布規(guī)律的探討，微觀上還要包括人類地理環(huán)境、區(qū)域分異、演化過程以及地球表層地理環(huán)境的內(nèi)容。地理學科的研究主要在于科學了解和掌握地理空間區(qū)域之間的特點即依賴性和差異性。在傳統(tǒng)的地理學科研究中，地理空間分布和地理要素是地理環(huán)境的研究和認知的重要內(nèi)容。自上個世紀的八十年代以來，地理學融合了地球信息科學的相關(guān)知識，利用信息技術(shù)手段將地球上的實體物質(zhì)作為研究目標，管理、分析以及獲得地理空間數(shù)據(jù)，對地理空間要素展開研究，例如“數(shù)字地球”就是對網(wǎng)絡(luò)空間地理學理論的最好應(yīng)用，運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間地理信息技術(shù)和集成觀測等技術(shù)展開對地球的模擬。

（二）關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間地理學的理論基礎(chǔ)“人——地”關(guān)系討論

所謂的人地關(guān)系理論具體是指人地系統(tǒng)關(guān)系，在系統(tǒng)中具體包括社會子系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和自然系統(tǒng)，“人——地”關(guān)系理論是地理環(huán)境與人類活動的交織關(guān)系，經(jīng)過了數(shù)千年的發(fā)展，最終形成的開放的、復雜的系統(tǒng)關(guān)系。從人類誕生至今，“人——地”關(guān)系一直處于一定的矛盾中，只不過不同的歷史時期展現(xiàn)出的“人——地”矛盾程度不同，因此“人——地”關(guān)系理論始終以經(jīng)濟、社會、環(huán)境、資源以及人口等要素相互協(xié)同和作用。中國在發(fā)展中的“人——地”關(guān)系一直強調(diào)要人與環(huán)境和諧共處，著名地理學家吳傳鈞院士提出協(xié)調(diào)是人地關(guān)系的共同發(fā)展目標。人地和諧共生的基本理論觀點認為人地關(guān)系的處理離不開和諧的目標，人地相處的關(guān)系是原本就客觀存在的，互為報應(yīng)的人地關(guān)系是相互共生關(guān)系的基礎(chǔ)，因此人類針對環(huán)境和自然資源的開發(fā)過程中要始終保持人地和諧相處，才能造就可持續(xù)發(fā)展的未來。

（三）關(guān)于“人——地——網(wǎng)”三者之間的關(guān)系探討

如今，在全球范圍內(nèi)信息化的各種要素在網(wǎng)絡(luò)的促動下加快了流動速度，因此，人類受地理空間的束縛力越來越少，網(wǎng)絡(luò)空間的作用和地位與日俱增，地理空間與網(wǎng)絡(luò)空間的相互融合及作用，對“人——地”關(guān)系產(chǎn)生了新的紐帶作用和系統(tǒng)性的影響。當前，“人——地——網(wǎng)”關(guān)系探討應(yīng)成為網(wǎng)絡(luò)空間地理學的核心研究內(nèi)容，與傳統(tǒng)的“人——地”關(guān)系理論相比，網(wǎng)絡(luò)空間地理學是在信息化時代展開的對“人——地”關(guān)系的探討，具有信息化時代的鮮明特點，經(jīng)過實踐研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)空間地理學主要包括以下內(nèi)容：第一，相互作用的“人——地——網(wǎng)”機制，“人”具體指人類的生存發(fā)展活動，具體分為社會經(jīng)濟發(fā)展活動和分布在地理空間之內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)空間之中的人類生活及生產(chǎn)活動;第二，現(xiàn)實空間和網(wǎng)絡(luò)空間的映射關(guān)系，現(xiàn)實空間與網(wǎng)絡(luò)空間形成了密切的交織關(guān)系，與地理空間相比，網(wǎng)絡(luò)空間既有著空間的特征又有區(qū)別，原因在于網(wǎng)絡(luò)空間的主體和網(wǎng)絡(luò)信息具有區(qū)域特征，網(wǎng)絡(luò)信息的主體位置是網(wǎng)絡(luò)信息的紐帶，通過引用的手段、方法和理論知識，展開網(wǎng)絡(luò)世界和地理空間這兩個空間的認知探討;第三，網(wǎng)絡(luò)空間的要素與邏輯結(jié)構(gòu)體系探討，具體包括網(wǎng)絡(luò)空間的時空分析、數(shù)據(jù)挖掘、尺度問題、表達標準、時空基準、層次、類型以及其他構(gòu)成要素。

三、關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間地理學的技術(shù)路徑

（一）網(wǎng)絡(luò)空間的地理學數(shù)據(jù)采集、融合分析

正確理解和認識網(wǎng)絡(luò)空間是有效管理和控制網(wǎng)絡(luò)空間的基礎(chǔ)和前提。當前網(wǎng)絡(luò)定位的技術(shù)精度不斷提升，網(wǎng)絡(luò)空間要素的采集已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)空間繪制的主要途徑和手段。網(wǎng)絡(luò)空間測繪主要集成實體定位、網(wǎng)絡(luò)拓撲分析以及網(wǎng)絡(luò)資源探測等途徑和方法，具體需要從多個角度和緯度展開網(wǎng)絡(luò)空間要素的分析和檢測。實體資源和空間虛擬資源在地理空間和網(wǎng)絡(luò)空間中展示出來的屬性，當前的實體主要包括邏輯域、社會域、物理域?qū)嶓w以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等內(nèi)容。空間尺度具體包括AS、POP、路由器以及IP四個方面的內(nèi)容。資源的屬性、狀態(tài)和類型是網(wǎng)絡(luò)空間的數(shù)據(jù)主要內(nèi)容。目前，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的融合要以采集數(shù)據(jù)信息的成果為基礎(chǔ)，通過對地理空間和網(wǎng)絡(luò)空間多類數(shù)據(jù)四線重新的存儲、整合以及重組來實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效管理，應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括：第一，地理位置和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高度匹配的精湛技術(shù)，通過該項技術(shù)的應(yīng)用能夠整合多元化的網(wǎng)絡(luò)資源、多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)實體位置與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高精度匹配;第二，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)知識的圖譜構(gòu)建技術(shù)和數(shù)據(jù)時空分析技術(shù)的應(yīng)用，主要以分析人文社會時空、地理空間以及網(wǎng)絡(luò)空間的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，展開廣闊空間知識圖譜的構(gòu)建，針對網(wǎng)絡(luò)空間的演變態(tài)勢、格局以及形態(tài)進行全面的表達和解析。

（二）可視化網(wǎng)絡(luò)地理空間的表達研究

在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、網(wǎng)絡(luò)描述、定位以及綜合分析等方面經(jīng)常應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)空間的可視化表達，但是目前已經(jīng)展開的網(wǎng)絡(luò)空間可視化應(yīng)用在效果與實際的可視化發(fā)展需求中還存在較大的差距。經(jīng)過多年的積累和發(fā)展，當前的網(wǎng)絡(luò)地理空間的可視化表達主要包括人機動態(tài)交互、圖層渲染、綜合制圖以及符號系統(tǒng)等。從網(wǎng)絡(luò)地空間的可視化必到范圍和緯度上看，涵蓋了虛擬地理環(huán)境、三維可視化以及二維可視化技術(shù)手段。現(xiàn)有的地理空間可視化表達技術(shù)主要存在以下幾個方面：第一，關(guān)于可視化展示網(wǎng)絡(luò)要素的應(yīng)用，需要運用網(wǎng)絡(luò)空間展示空間地里的屬性以及利用“網(wǎng)絡(luò)地圖”，必須以網(wǎng)絡(luò)IP地址積極繪制實體地理位置為依據(jù)，積極展示包含各類要素的地理空間和數(shù)量;第二，關(guān)于可視化描述網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的表達應(yīng)用，這一層面的可視化表達既包括地理空間也包括虛擬網(wǎng)絡(luò)空間二者關(guān)系的描述;第三，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)事件的可視化表達與分析，在網(wǎng)絡(luò)空間地圖上按照客體和主體之間的關(guān)系及相互影響，在網(wǎng)絡(luò)空間地圖上呈現(xiàn)出多種要素和態(tài)勢的分析。

（三）網(wǎng)絡(luò)空間行為認知與態(tài)勢分析

第一，關(guān)于評估網(wǎng)絡(luò)空間態(tài)勢現(xiàn)狀，網(wǎng)絡(luò)空間態(tài)勢主要包括大宗網(wǎng)絡(luò)空間事件分析，針對某一網(wǎng)絡(luò)事件和數(shù)據(jù)的分析與挖掘，然后總結(jié)出對該類事件的評估與認知，網(wǎng)絡(luò)空間態(tài)勢的評估是網(wǎng)絡(luò)空間的認知基礎(chǔ)和前提，能夠為各級管理者提供宏觀決策參考。第二，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)熱點事件溯源和傳播分析，網(wǎng)絡(luò)的安全領(lǐng)域分析是其研究和分析的重點，其關(guān)注的核心問題主要包括傳播結(jié)構(gòu)分析、傳播溯源以及傳播和預測模型分析等內(nèi)容，以上相關(guān)內(nèi)容也是網(wǎng)絡(luò)空間安全的支撐性研究內(nèi)容。當前國內(nèi)外針對網(wǎng)絡(luò)空間態(tài)勢和事件的研究主要集中在隨機過程分析模型、動力模型以及時空序列分析等方面，在國內(nèi)外的具體的研究中相關(guān)學者還采用復雜網(wǎng)絡(luò)理論、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性理論以及隨機圖模型等分析手段，對網(wǎng)絡(luò)熱點事件加以研究和分析，對所有的網(wǎng)絡(luò)事件的可視化分析和展示必須建立在GIS的基礎(chǔ)之上。在國外，F(xiàn)acebook、Twitter等公司已經(jīng)能夠順利實現(xiàn)將信息事件和地理信息有效結(jié)合，對國內(nèi)產(chǎn)生大規(guī)模政治事件和自然災(zāi)害等重大公共事件展開可視化分析。當前國內(nèi)的百度、微博等的功能也是建立在時間序列和GIS技術(shù)組件基礎(chǔ)之上的網(wǎng)絡(luò)熱點事件的溯源和分析。在5G興起的當前社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢下，在傳播定位節(jié)點、傳播模式以及傳播速度等方面，都呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)重疊和交叉的特點。對于網(wǎng)絡(luò)事件的分析和傳播形成半監(jiān)督和分類討論及可視化展示的模式，這樣才能早日發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)熱點事件，最終形成有效的網(wǎng)絡(luò)預測能力。

四、結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)空間這一特殊形態(tài)的產(chǎn)生給傳統(tǒng)地理學的基礎(chǔ)理念帶來沖擊的同時，也給地理學的發(fā)展帶來了全新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)地理空間的建立始終以空間開放性、主體多元性和位置的虛擬性為主要特點，開展網(wǎng)絡(luò)空間地理學研究有助于國家充分利用網(wǎng)絡(luò)空間帶來的龐大數(shù)據(jù)內(nèi)容和技術(shù)，開展數(shù)據(jù)的深度學習和挖掘，開展網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢和事件的分析預評估，只有不斷提升網(wǎng)絡(luò)安全和地理空間分布戰(zhàn)略布置水平，才能為國家提供更加精準的依據(jù)和風險預警。網(wǎng)絡(luò)地理空間的建立和發(fā)展以傳統(tǒng)的地理空間為基礎(chǔ)，以新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，針對地理學科的基礎(chǔ)理論展開相關(guān)模型以及可視化表達的探討，同時積極瞄準未來的發(fā)展需求在社會經(jīng)濟發(fā)展的多個領(lǐng)域中，展現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)空間地理學的新形態(tài)，以為國家的網(wǎng)絡(luò)安全和地理空間認知提供全新的科學技術(shù)支撐。

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